KR102354667B1 - 주조 장치용의 사출 장치 및 주조 방법 - Google Patents

Abstract

사출 장치와 진공 장치를 구비하는 주조 장치에 있어서, 사출 장치는, 진공 장치에 접속하는 흡인구를 갖는 슬리브와 사출 플런저로 이루어지며, 진공 장치는, 진공 흡인의 사용 여부를 선택 가능하게 하는 흡인구 선택 밸브와, 흡인 경로를 청소하는 에어블로우를 위한 가압 탱크와 슬리브 내를 진공 배기하기 위한 진공 탱크로 이루어지며, 상기 슬리브는 복수의 흡인구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

주조 장치용의 사출 장치 및 주조 방법

본 발명은, 다이캐스트 제품의 제조에 적합한 주조 장치용의 사출 장치 및 그것을 이용한 주조 방법에 관한 것이다.

경금속 합금으로 이루어진 주물을 제조하는 경우에는, 주형 내에 용융된 재료(용탕)를 가압 충전하는 방법인 다이캐스트 주조 방법이 많이 이용되고 있다. 다이캐스트 주조 방법은, 사출 슬리브(이하, 사출 슬리브를 「슬리브」라고 함) 내의 용탕을 금형에 고속으로 충전하기 때문에, 생산성이 좋고, 대형의 두께가 얇은 제품을 만들 수 있다. 또한 치수 정밀도가 높고, 주조 조직이 미세하여, 주조 표면이 깨끗한 제품을 만들 수 있다는 장점이 있다. 한편, 용탕을 고속으로 충전하기 때문에, 공기를 끌어들이기 쉬워, 주소(鑄巢)(blow hole: 주물에 생기는 구멍 형상의 결함)이 생기기 쉽다는 단점이 있다.

최근, 다이캐스트 주조 방법에서는, 두께가 얇은 대형 제품을 주조하는 것이 필요해져, 고속 영역에서의 사출 속도를 크게 하는, 소위 고속 사출을 행하는 경우가 많아지고 있다. 그러나, 고속 사출을 행하면, 슬리브 내 또는 금형 캐비티(이하, 금형 캐비티를 「캐비티」라고 함)에서의 에어나, 이형제 등으로부터 발생하는 가스가 용탕 내에 들어가, 제품의 주조 결함을 일으키게 된다. 그 때문에, 슬리브 또는 캐비티의 에어나 발생 가스를 배기하여 진공으로 하는 것이 필요해졌다. 특허문헌 1에는, 다이캐스트 주조 방법에 있어서, 슬리브나 캐비티의 에어나 발생 가스를 배기하여 이들을 진공으로 하는 진공 다이캐스트 성형 방법이 개시되어 있다.

이러한 종래 기술에서는, 다이캐스트 머신의 주변에 진공 탱크를 설치하고, 진공 밸브 등을 사용하여 슬리브와 캐비티의 에어를 배기했다. 진공 밸브란, 셧오프 밸브의 일종으로, 용탕이 밸브의 바닥에 충돌하여 밸브를 폐쇄하는 구성 등을 채용하여, 용탕이 금형 밖으로 튀어나가지 않도록 하는 것이다.

상기 종래 기술에서는, 이하의 (1)∼(3)의 경우에, 슬리브의 진공 탱크에 연통하는 흡인구(이하, 「슬리브측 흡인구」라고 함)가, 용탕의 찌꺼기(작은 조각, particles of aluminum melt)로 막히기 쉬워지는 것을 생각할 수 있다.

(1) 급탕량이 많은(즉, 슬리브 충전율이 높은) 경우.

(2) 슬리브 내 용탕의 파동이 큰 경우(용탕을 슬리브 내에 급탕할 때 발생하는 파동, 사출 개시시에 사출 플런저가 튀어나가는 것에 의해 발생하는 파동, 저속 영역에서의 사출 속도 설정이 클 때 발생하는 파동).

(3) 슬리브측의 흡인구의 위치가 용탕의 충전상 부적절한 경우.

또한, 상기 특허문헌 1의 종래 기술에서는, 슬리브측 흡인구가 1개소밖에 없어, 용탕의 찌꺼기가 막히면, 충분히 감압할 수 없고 불량이 증가한다. 슬리브측 흡인구가 1개소이기 때문에, 급탕량에 따라서 슬리브측 흡인구를 최적의 위치에 배치한 슬리브를 제작할 필요가 있어, 범용성이 부족했다. 이 때문에, 금형이나 제품에 따라서, 소모품인 슬리브를 여러 종류 보유할 필요가 있어, 슬리브 제작 비용이 증가한다. 또한, 금형 교환시에, 금형에 대응하는 슬리브로 교환할 필요가 있고, 준비 시간이 증가하는 것에 의해 비용 상승으로 이어졌다.

또한, 상기 특허문헌 1의 종래 기술에서는, 용탕 찌꺼기로 막힘이 발생하여, 흡인 면적이 감소 또는 폐색되더라도, 이상으로서 검지할 수 없다. 충분히 감압되지 않은 상태로 주조가 계속되고, 불량품을 연속 생산해 버린다. 나아가, 용탕의 찌꺼기가 진공 라인에 들어가, 진공을 ON/OFF 하는 솔레노이드 밸브의 동작 불량이 발생하는 경우도 있었다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 소 57-072766 공보

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 다이캐스트 주조 방법에 있어서, 슬리브나 금형 캐비티 내를 효율적으로 고진공 상태로 할 수 있도록 하여, 제품 불량의 저감, 안정적 생산을 실현하는 것을 과제로 하는 것이다.

사출 장치와 진공 장치를 구비하는 주조 장치에 있어서, 사출 장치는, 진공 장치에 접속하는 흡인구를 갖는 슬리브와 사출 플런저로 이루어지고, 진공 장치는, 진공 흡인의 사용 여부를 선택 가능하게 하는 선택 밸브와, 흡인 경로를 청소하는 에어블로우를 위한 가압 탱크와, 슬리브 내를 진공 배기하기 위한 진공 탱크로 이루어지고, 상기 슬리브는 복수의 흡인구로 이루어지도록 했다.

상기 슬리브의 흡인구와 선택 밸브의 사이에 진공 필터를 설치하기로 했다.

에어블로우 시의 흡인 경로의 압력을 압력계로 감시하여, 에어블로우 시의 공기의 압력이 상승하여 설정치에 도달했을 때에는 경보를 발하도록 했다.

진공 흡인 시에 슬리브의 흡인 경로의 진공도를 압력계로 감시하도록 했다.

상기 주조 장치를 이용한 주조 방법으로서, 사출 플런저가 전진을 개시하여 주탕구(注湯口)를 폐색하고 나서 진공 탱크에 의해 슬리브를 진공 배기하는 단계와, 사출 플런저의 전진 위치에 따라서 선택 밸브를 폐쇄로 하는 단계와, 사출 플런저의 전진 한계에서 흡입 경로에 보충되는 용탕의 찌꺼기를 제거하는 에어블로우를 실시하는 단계로 이루어지도록 했다.

에어블로우 단계에서는, 흡인 경로의 용탕의 찌꺼기를 슬리브 내로 토출함과 더불어, 사출 후퇴 시에, 슬리브 내의 용탕의 찌꺼기를 사출 플런저에 의해 외부로 긁어내도록 했다.

압력계에 의해 진공 필터의 막힘을 흡인 경로의 압력으로 감시하도록 했다.

슬리브에, 슬리브측 흡인구를 복수개 설치하고, 각 흡인구에 흡인구 선택 밸브를 설치하여, 흡인구의 사용 여부를 선택 가능하게 함으로써, 이하의 효과가 발생했다.

(1) 불량 저감, 안정 생산

복수의 슬리브측 흡인구가 있기 때문에, 흡인 면적이 증가하여, 효율적으로 고진공 상태로 할 수 있게 되었다.

(2) 용탕의 찌꺼기 막힘 대책

용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 흡인구는, 흡인구 선택 밸브에 의해 비사용으로 할 수 있다.

(3) 안정 생산

슬리브측 흡인구가 복수이기 때문에, 비사용으로 한 흡인구 이외의 흡인구에 의해 진공 배기가 가능하여, 양품을 안정적으로 생산할 수 있게 된다.

(4) 범용성 확대, 비용 절감

금형이나 제품에 따른 슬리브를 준비할 필요가 없어, 비용 절감으로 이어진다. 슬리브의 종류가 줄어, 관리가 용이해진다. 슬리브 교환 시간을 삭감할 수 있다.

(5) 불량 저감

슬리브측 흡인구의 면적을 금형측 흡인 면적보다 크게 취할 수 있기 때문에, 진공 배기에 의한 선탕(preceding molten metal)을 방지하는 효과를 기대할 수 있다. 슬리브 진공을 먼저 개시함으로써, 보다 효과적으로 선탕을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 이지러짐(제품 부분의 결손, chipping), 박리(제품의 표면 등이 벗겨지는 현상, peeling), 젖혀짐(제품의 표면에 젖혀진 상태가 발생하는 것, Stripping for shot blast) 등의 불량 저감이 가능하다.

(6) 각 흡인구의 진공 배기 시간의 조정 가능

흡인구 선택 밸브를 설치함으로써, 각 흡인구의 진공 배기 시간을, 위치, 시간, 충전율 등으로 조정이 가능해진다.

(7) 진공 탱크의 압력 상승 억제에 의한 안정 생산

사출 플런저가, 슬리브측 흡인구를 통과 직후에 폐색할 수 있는 것에 의해(통과 중에도 가능), 진공 탱크의 압력 상승을 억제할 수 있고, 주탕구로부터 먼 위치에 있는 슬리브측 흡인구의 진공 흡인 능력을 저하시키지 않는다.

(8) 사출 플런저(12)가, 각 슬리브측 흡인구(14∼17)를 통과 완료 직전까지 진공 배기를 행하도록 설정할 수 있기 때문에, 사출 플런저(12)와 슬리브(11)의 간극을 통하여 진공 배기할 수 있어, 부압 상태의 슬리브(11) 내에 외기가 침입하는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태의 사출 장치를 구비한 다이캐스트 머신의 개략 측면도(일부 단면을 표시)이다.
도 2는 본 발명의 사출 장치와 진공 장치의 개략도이다.
도 3의 (a)∼(d)는, 일실시형태의 급탕 공정 내지 사출 충전 공정을 설명하는 설명도이다.
도 4는 다이캐스트의 주조 방법의 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 진공 장치를 이용한 주조 방법의 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태의 사출 장치의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태의 사출 장치의 설명도이다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태의 사출 장치(1)를 구비하는 다이캐스트 머신의 개략 측면도(일부 단면을 표시)이다.

본 실시형태의 다이캐스트 머신에 있어서, 가동 플래튼(4)에는 가동 금형(22)이, 고정 플래튼(5)에는 고정 금형(21)이 설치된다. 가동 플래튼(4)은, 토글 링크 기구나 볼나사 기구 등의 형 개폐ㆍ형 체결 기구(도시하지 않음)에 의해, 머신 베이스(8) 상에서 고정 플래튼(5) 측으로 이동한다. 이것에 의해, 가동 금형(22)과 고정 금형(21)이 형 체결(die clamping)되어 캐비티(23)가 형성된다. 가동 플래튼(4)과 고정 플래튼(5)에는, 4개의 타이 바(7)가 삽입 관통 구멍을 통하여 삽입 관통하고, 타이 바(7)를 따라서 가동 플래튼(4)이 고정 플래튼(5)에 대하여 진퇴 가능하게 이동한다. 고정 금형(21)과 가동 금형(22)이 도 1에 나타내는 바와 같이 결합함으로써, 이들 사이에 캐비티(제품부)(23)를 형성하고, 캐비티(23)에 알루미늄이나 그 합금 등의 용탕(18)이 사출ㆍ충전되어 주조 성형품이 제조된다.

고정 플래튼(5)은 슬리브(사출 슬리브)(11)를 구비한다. 용탕(18)을 사출하기 위해, 사출 플런저(12)의 플런저 로드(19)의 우단부에는, 유압 실린더(도시하지 않음)가 구동용으로 설치되고, 플런저 로드(19)는, 커플링(도시하지 않음)을 통해 상기 유압 실린더의 실린더 로드에 연결된다. 또한, 고정 금형(21)에는 용탕(18)이 저류되는 슬리브(11)가 설치되고, 슬리브(11)는, 고정 금형(21)에 형성되는 구멍(10)과 감합하여 저탕실을 형성한다. 저탕실은, 러너(24), 게이트(25)를 통해 캐비티(23)에 연통된다. 급탕기의 래들(ladle)(43)(도 3의 (a))로 주탕구(13)로부터 용탕(18)을 주탕하고, 그 후 사출 플런저(12)로 용탕(18)을 압입하여 캐비티(23) 내에 충전한다. 사출 플런저(12)의 위치 검지는, 일례로서, 유압 실린더의 스트로크를 따라서 실린더 로드에 설치되는 마크를, 비접촉 센서로 검지한다. 그 밖에, 플런저 로드(19)에 설치되는 스위치 레버와, 복수의 고정 리미트 스위치 등으로 검지해도 좋다.

도 2는, 본 발명의 사출 장치(1)와 진공 장치(2)의 개략도이며, 본 발명의 복수의 흡인구(14∼17)를 가진 다이캐스트 머신의 슬리브(11)의 구성을 나타낸다. 주탕구(13)에 가까운 위치로부터 금형측으로 멀어지는 순으로 흡인구(14∼17)가 설치된다.

다이캐스트 머신의 슬리브(11) 내부는, 고정 금형(21)과 가동 금형(22)으로 구성되는 캐비티(23)에 연통되고, 주탕구(13)로부터 도 3의 (a)의 급탕기의 래들(43)에 의해, 슬리브(11) 내에 주탕되는 용탕(18)이, 형 내(캐비티(23))로 사출되는 것이다. 슬리브(11) 내에는 사출 플런저(12)가 배치되고, 이 사출 플런저(12)를 전진시킴으로써, 사출 플런저(12)가 용탕(18)을 캐비티(23) 내로 슬리브(11)로부터 압출하는 것이다. 본 실시형태의 슬리브(11)에는, 슬리브(11)의 상측에 복수의 구멍이 형성된다. 이들 구멍을 흡인구(14∼17)라고 부르고, 이 흡인구(14∼17)로부터 슬리브(11) 내와 캐비티(23)의 공기를 빼내어, 슬리브(11) 내와 캐비티(23)를 진공으로 한다. 또, 캐비티(23)의 공기의 흡인은, 진공 탱크(36)의 라인과는 별개로 설치한 다른 진공 라인에 의해 금형측으로부터 적합한 타이밍에 행해도 좋다. 도 1, 도 2의 경우, 흡인구(14∼17)의 수는 4개이지만, 이것은 일례이며, 복수개(적어도 2개)라면 몇 개이어도 좋다. 또한, 흡인구(14∼17)의 개구 위치에 관해서는, 반드시 동일한 피치나 규칙적인 배치가 아니더라도, 슬리브(11) 내의 용탕 거동을 감안하여, 상이한 피치나 불규칙적인 배치이어도 좋고, 마찬가지로, 흡인구(14∼17)의 형상이나 개구 면적에 관해서도, 반드시 동일한 사양이 아니더라도, 슬리브(11) 내의 용탕 거동을 감안하여, 상이한 형상이나 개구 면적이어도 좋다.

도 3의 (a)∼(d)는, 본 실시형태의 급탕 공정 내지 사출 충전 공정을 설명하는 설명도이다. 도 3의 (a)에서, 급탕기의 래들(43)로, 슬리브(11)에 설치되는 주탕구(13)로부터 용탕(18)을 주탕한다(급탕 공정). 도 3의 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 사출 실린더가 작동하여, 플런저 로드(19)의 선단의 사출 플런저(12)가, 저탕실 내에 있는 용탕(18)을, 러너(24), 게이트(25)로부터 압출하여, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 용탕(18)을 캐비티(23) 내로 충전한다(사출 충전 공정). 구체적으로는, 압출된 용탕(18)이 러너(24)를 경유하여 게이트(25)에 도달할 때까지는, 사출 플런저(12)의 전진 속도는 낮게 설정되고(저속 영역), 용탕(18)이 게이트(25)에 도달한 후에는, 캐비티(23)가 용탕(18)으로 채워질 때까지, 사출 플런저(12)의 전진 속도는 높게 설정된다(고속 영역). 캐비티(23)가 용탕(18)으로 채워진 타이밍(속도ㆍ압력 전환점/VP 전환점)에, 사출 플런저(12)의 전진 동작 제어가, 속도 제어로부터 압력 제어(보압 제어/증압 제어)로 전환된다. 그 후, 용탕(18)은, 사출 플런저(12)에 의해 보압력(증압력)이 부여된 상태로 금형 내에서 냉각되고, 충분히 고화되면, 가동 플래튼(4)이, 도 1, 도 3의 좌측의 원래 위치로 되돌아가 금형이 개방된다. 금형이 개방되면, 압출판(41)에 복수 부착되는 압출 핀(42)이, 도시하지 않은 유압 기구에 의해, 도 1의 우측으로 전진하고, 제품이 취출된다.

다음으로, 일례로서 흡인구(14∼17)가 4개인 경우의 실시형태에 관해, 도 2를 참조하여 이하에 설명한다. 도 2에서, 흡인구(14∼17)를 각각 제1 흡인구∼제4 흡인구로 표기한다. 흡인구(14∼17)로부터는 배관(흡인 경로라고도 함)에 의해 진공 탱크(36)까지 연결된다. 각각의 흡인구(14∼17)로부터는, 우선 진공 필터(31)를 경유하여, 순서대로 압력계(32), 흡인구 선택 밸브(33), 분배 밸브(34)까지가 독립된 흡인 경로(51)로서 구성되고, 분배 밸브(34)부터는, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)를 경유하여, 배관(55)을 통해 진공 탱크(36)로 이어진다. 도 2에서는 진공 탱크(36)가 슬리브(11)의 상측에 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 진공 장치(2)가 슬리브(11)의 상측 또는 측방에 있어도 상관없다. 한편, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)로부터는, 또 하나의 별도의 배관(56)을 통하여 가압 탱크(38)로 이어진다. 그리고, 가압 탱크(38)에는 에어 공급원(39)이 접속된다.

각 흡인구(14∼17)에 있어서, 진공 장치에 의한 진공 흡인의 사용 여부를 선택 가능하게 하는 흡인구 선택 밸브(33)는, 본 실시형태에서는 분배 밸브(34)와 진공 필터(31)의 사이에 설치된다. 진공 필터(31)는, 슬리브(11) 내를 진공으로 배기할 때, 공기와 함께 용탕의 찌꺼기를 빼내는 경우가 있기 때문에, 설치된다. 진공 필터(31)가 없으면, 용탕의 찌꺼기가 배관이나 각 밸브류 내에 들어가 막혀 버리기 때문에, 안정된 생산에 지장을 준다. 그 때문에, 이 진공 필터(31)에 의해 용탕의 찌꺼기를 포획하여, 용탕의 찌꺼기가 배관이나 밸브 내에 들어가지 않도록 한다. 진공 필터(31)의 재질은, 진공 흡인 시에 배기 저항이 작은 것이나, 용탕의 고온의 찌꺼기가 들어가더라도 연소하지 않는 재질이 바람직하다. 저렴하고 교환 가능한 재료, 예컨대, 펀칭 메탈, 메쉬형 철망, 스테인리스 수세미 등과 같은 금속 재료가 바람직하다.

압력계(32)는, 본 실시형태에서는, 진공 필터(31)와 선택 밸브(33)의 사이에, 흡인구(14∼17)의 각각의 흡인 경로(51)에 설치된다. 진공 흡인 시에는, 상기 각 흡인구에 대응하는 각 흡인 경로의 진공도를 압력계(32)로 감시한다. 각 흡인 경로(51)의 진공도를 압력계(32)로 감시하기 때문에, 용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 흡인구는, 흡인구 선택 밸브(33)에 의해 비사용으로 할 수 있다. 즉, 각 흡인 경로(51)의 진공도를 압력계(32)로 감시하여, 용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 슬리브측 흡인구의 진공 흡인 시간을 짧게 할 수 있어, 용탕의 찌꺼기 막힘을 억제할 수 있다. 압력계(32)(압력 검출부)는, 진공 배기 시의 이상 부압과, 에어블로우 시의 이상 압력(플러스)을 모두 계측할 수 있는 압력계이어도 좋지만, 모두 계측 가능하며 계측 압력을 전기 신호로 발신할 수 있는 압력 센서 등이 보다 바람직하다. 압력 검출부로는, 압력계, 연성계(compound gauge), 압력 센서 등을 포함한다.

가압 탱크(38)로부터 흡인구(14∼17)를 에어블로우했을 때, 용탕의 찌꺼기에 의해 배관 내나 진공 필터(31)가 막히면 이상한 압력을 나타내기 때문에, 용탕의 찌꺼기에 의한 배관 내나 진공 필터(31)의 막힘을 검지할 수 있다. 이때, 에어블로우 시에 압력이 상승하여 설정치에 도달한 경우에는, 진공 필터(31)나 배관 등이 막혀 있기 때문에, 경보를 발하도록 한다. 막혔다는 경보를 발하면, 작업을 정지하고 용탕 찌꺼기를 청소하게 된다. 용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 흡인구는, 흡인구 선택 밸브(33)에 의해 비사용으로 할 수 있다. 또는, 흡인구 선택 밸브(33)를 일찍 폐쇄함으로써, 진공 흡인 시간을 짧게 할 수 있어, 용탕의 찌꺼기 막힘을 억제할 수 있다.

진공 흡인 시에는, 지정한 흡인 경로의 진공도를 압력계(32)로 감시함으로써, 진공 배기 동작이 정상으로 행해지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)가 정상으로 동작했다는 것을 나타낸다.

각 흡인 경로에 용탕의 찌꺼기 막힘이 없고, 진공 배기 동작이 정상으로 행해졌는지 아닌지를 확인함으로써, 슬리브로부터 연통되는 캐비티 내도 정상으로 진공 배기되었다고 판단할 수 있다.

다음으로, 각 흡인구(14∼17)에 있어서, 진공 장치에 의한 진공 흡인의 사용 여부를 선택 가능하게 하는, 흡인구 선택 밸브(33)에 관해 설명한다. 본 실시형태의 도 1 도 2의 경우라면, 흡인구는 4개이기 때문에, 각각의 흡인구(14∼17)에 흡인구 선택 밸브(33)가 하나씩 부착된다. 「사용 설정」된 흡인구 선택 밸브(33)는, 슬리브(11) 내를 진공으로 배기할 때나, 흡인구(14∼17)로 에어블로우를 할 때에는, 개방된. 진공으로 배기할 필요가 없을 때, 혹은 에어블로우를 할 필요가 없을 때에는, 폐쇄된다. 「비사용 설정」된 흡인구 선택 밸브(33)는 통상 폐쇄 상태이다. 또, 에어블로우 시에 개방해도 좋다. 4개의 흡인구 선택 밸브(33)의 사용 여부의 설정의 조합은, 적절하게 자유롭게 선택할 수 있다.

진공/에어블로우 전환 밸브(35)는, (1) 슬리브(11) 내와 캐비티(23)를 진공으로 배기할지, (2) 에어블로우에 의해 배관 내를 청소할지를 선택할 때, 즉, 상기 (1)의 경우에 흡인구(14∼17)와 진공 탱크(36)를 접속할지, 상기 (2)의 경우에 흡인구(14∼17)와 가압 탱크(38)(또는 에어 공급원(39))를 접속할지를 선택할 때에, 진공 배기의 배관(55)과 에어블로우의 배관(56)을 전환하기 위한 전환 밸브이다.

진공 탱크(36)는, 진공 펌프(37)에 의해 진공 탱크(36) 내의 공기가 항상 흡인되어 있다. 또한, 진공 펌프(37)는 모터에 의해 구동된다. 진공 탱크(36)의 진공도는, 압력계(40)에 의해 감시되며, 설정치보다 악화된 경우에는 경보를 발한다. 진공 탱크(36)의 진공도는, 대략 -95 kPa 이하로 유지될 필요가 있다.

에어블로우의 에어는, 에어 공급원(39)으로부터 가압 탱크(38)에 1차 저류되고, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)가 에어블로우로 전환된 후, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)를 통과하여 흡인구(14∼17)에 이르게 된다. 진공/에어블로우 전환 밸브(35)의 전환에 의해 예컨대 에어블로우가 되면, 가압 탱크(38)로부터 에어가 흡인구(14∼17)로 방출되어, 흡인 경로(51)의 에어블로우를 실시하게 된다.

금형의 상부에서 고정 금형(21)과 가동 금형(22)이 합쳐지는 부분에는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 칠벤트(chill vent)(27) 또는 진공 밸브(도시하지 않음)가 설치되고, 이들 부분(칠벤트(27)의 경우에는 연결구(28))으로부터 캐비티 내의 공기를 배기하는 구성으로 이루어진다. 이러한 칠벤트(27)(또는 진공 밸브)와, 슬리브(11)의 양쪽으로부터, 동시에 또는 타이밍을 다르게 하여 캐비티(23) 내와 슬리브(11) 내의 공기를 배기하는 구성으로 이루어진다. 또, 칠벤트(27)는, 경금속의 성형 제품을 고압 다이캐스트법으로 제작할 때에 자주 사용되며, 가스 배출을 하기 위해 사용되는 칠러(chiller)을 말한다. 캐비티(23)의 가스를 방출할 때, 용탕(18)의 유출은 칠벤트(27)에 의해 방지된다. 칠벤트(27)는 한 쌍의 블록으로 형성되어, 각각이 가동 금형(22)과 고정 금형(21)에 고정되고, 금형이 개방될 때에는 분리된다.

도 4에 통상의 다이캐스트의 주조 방법의 플로우차트를 나타낸다. 플로우차트는, 다이캐스트 주조 개시부터 시작하여, 형 체결, 주탕, 사출 개시, 슬리브 진공으로 순서대로 공정이 진행된다. 슬리브 진공의 공정이 없는 경우(슬리브 진공을 비사용)에는, 증압 전환 지령, 냉각(응고), 형 개방, 제품 취출, 제품 검지, 금형 스프레이, 사출 후퇴, 칩 윤활의 순으로 공정이 진행되며, 다음 사이클이 시작된다. 이 공정 중, 슬리브 진공을 사용하는 경우는, 본 발명의 일실시형태의 주조 방법의 회로 A로 진행한다.

이하, 본 발명인 주조 방법의 회로 A에 관해, 도 5 및 도 2를 참조하여 설명한다.

단계 101(S101, 이하 동일)에서는, 진공 탱크(36)가 충분히 진공으로 되었는지를 확인하고, 준비 완료의 신호를 발한다.

단계 102에서는, 주탕 후 사출 플런저(12)가 전진하여, 주탕구(13)를 막는 위치에 온 후에, 슬리브(11)의 진공을 개시한다. 이것을 사출 플런저(12)의 진공 개시 위치(도 2)라고 부른다. 사출 플런저(12)가 설정된 진공 개시 위치에 도달한 것의 검지는, 사출 플런저(12)를 구동시키는 유압 실린더의 스트로크를 비접촉 센서 등으로 검지한다. 이하의 단계에서의 사출 플런저(12)의 각 설정 위치 도달 또한 동일하게 하여 검지한다.

단계 102에서는, 주탕 후 사출 플런저(12)가 전진하여 주탕구(13)를 막는 위치에 왔을 때, 슬리브(11)의 진공을 개시한다.

단계 103에서는, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)를 진공으로 전환한다.

단계 104에서는, 사출 플런저(12)가 제1 흡인구(14)를 폐색하는 설정 위치(도 2/제1 흡인구 폐색 위치)에 도달한다.

단계 105에서는, 제1 흡인구(14)를 폐색하기 위해, 흡인구 선택 밸브(33)를 페쇄로 한다.

단계 106에서는, 사출 플런저(12)가, 제2 흡인구(15)를 폐색하는 설정 위치(도 2/제2 흡인구 폐색 위치)에 도달한다.

단계 107에서는, 제2 흡인구(15)를 폐색하기 위해, 흡인구 선택 밸브(33)를 폐쇄로 한다.

단계 108에서는, 사출 플런저(12)가, 제3 흡인구(16)를 폐색하는 설정 위치(도 2/제3 흡인구 폐색 위치)에 도달한다.

단계 109에서는, 제3 흡인구(16)를 폐색하기 위해, 흡인구 선택 밸브(33)를 폐쇄로 한다.

단계 110에서는, 사출 플런저(12)가, 제4 흡인구(17)를 폐색하는 설정 위치(도 2/제4 흡인구 폐색 위치)에 도달한다. 여기서, 사출 플런저(12)가, 제4 흡인구(17)를 폐색하는 설정 위치에 도달하기 직전의 단계에서, 제4 흡인구(17)의 진공도를 압력계(32)로 측정한다. 제4 흡인구(17)의 진공도는, 상한 및 하한의 범위를 설정하여 관리된다. 이 진공도가, 설정된 범위 밖의 압력인 경우에는, 램프나 버저 등으로 경보를 발한다. 상한 및 하한의 범위로는 -90∼-100 kPa가 바람직하다.

단계 111에서는, 제4 흡인구(17)를 폐색하기 위해 흡인구 선택 밸브(33)를 폐쇄로 한다.

단계 112에서는, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)를 OFF로 한다.

단계 113에서는, 각 흡인구(14∼17)의 선택 밸브를 전부 개방한다.

단계 114에서는, 진공/에어블로우 전환 밸브(35)를 에어블로우로 한다.

단계 115에서는, 에어블로우를 행한다. 이때, 각 흡인구(14∼17)의 선택 밸브가 전부 개방 상태이어도 좋고, 선택 밸브를 순서대로 1개씩 개방해도 좋다.

단계 116에서는, 압력계(32)로 흡인구(14∼17)의 각 흡인 경로(51)의 압력을 측정하여, 배관 내나 진공 필터(14)의 막힘을 판정한다. 막힘이 발생하면 램프나 버저 등에 의해 경보를 발한다.

또한, 단계 115의 에어블로우를 행하는 타이밍은, 슬리브(11) 내에 용탕을 공급(주탕)하기 직전을 제외하고, 각 흡인구(14∼17)가 개구된 슬리브(11) 내에 용탕이 없는 상태라면, 특별히 제약은 없다. 예컨대, 주조 사이클 중이라면, 사출 플런저(12)가 슬리브(11) 내를 전진하여, 상기 주탕구로부터 가장 떨어진 상기 흡인구에 도달한 이후이면 되며, 구체적으로는, 사출 플런저(12)가, 도 2에서 흡인구(17)(제4 흡인구(17))에 도달한 이후나, 사출 플런저(12)가, 앞서 설명한 속도ㆍ압력 전환점에 도달한 이후, 나아가, 금형을 개방할 때, 제품 압출 기구를 구비한 가동 금형(22) 측에 주조품이 확실하게 유지되도록, 주조품과 비스켓 부분을 통해 접해 있는 사출 플런저를 그 전진 한계 위치까지 압출하는 동작에서의 사출 플런저(11)의 전진 한계 위치이어도 좋다. 또한, 주조 사이클 중 이외에서는, 다이캐스트 머신의 운전 모드(주조 개시 시의 1 사이클 자동 운전 모드/전자동 운전 모드)를 전환하는 스위치를 조작하여 운전 모드를 선택하는 경우, 상기 스위치의 전환 조작 시에, 자동으로 단계 115의 에어블로우를 행하게 해도 좋다.

이상 플로우차트를 설명했지만, 여기서는 흡인구(14∼17)의 제1 흡인구부터 제4 흡인구까지를 전부 사용하여 슬리브를 진공으로 했지만, 그 외에, 제3 흡인구와 제4 흡인구의 2개를 사용하거나, 제2 흡인구와 제3 흡인구와 제4 흡인구의 3개를 사용하거나, 그 조합은 자유이다. 사용하는 흡인구의 수에도 제한은 없다.

다음으로, 「상한 슬리브 충전율」의 사용 여부에 관해 설명한다. 「상한 슬리브 충전율」이란, 슬리브(11) 내의 용탕(18)의 충전율(슬리브 충전율이라고 함)이 소정치(예컨대 80%)로 상승하면, 사출 플런저(12)가 도달한 흡인구부터 캐비티(23)에 가까운 흡인구의 흡인구 선택 밸브(33)를 전부 폐쇄로 하는 경우의 슬리브 충전율의 상한치이다. 따라서, 「상한 슬리브 충전율」을 사용한다는 것은, 슬리브 충전율이 소정치에 도달한 경우에는, 사출 플런저(12)가 도달한 흡인구부터 캐비티(23)에 가까운 흡인구에 속하는 흡인구 선택 밸브(33)를 전부 폐쇄로 하는 것을 가리킨다. 상한 슬리브 충전율은, 주조를 하기 전에 자유롭게 설정할 수 있다.

상한 슬리브 충전율의 사용 목적은, 슬리브 충전율이 높아져, 진공 배기 시에 흡인구(14∼17)로부터 흡인 경로(51) 내로 용탕의 찌꺼기가 진입하는 것을 방지하기 위한 것과, 흡인구로부터 흡인 경로(51) 내로 용탕의 찌꺼기가 침입하지 않는 최대한의 수의 흡인구에서 슬리브(11)를 진공으로 배기하기 위해 이용된다.

다음으로, 도 6, 7을 참조하여, 진공 필터(31)의 막힘을 없애도록 하는 다른 실시형태를 설명한다.

도 6의 실시형태에서는, 슬리브(11)의 흡인구(14∼17)에 접속하는 각 흡인 경로(51)의 진공 필터(31)까지의 사이를, 각 흡인구로부터 상측으로 세운 다음 하측으로 향하도록 형성시키고, 하측으로 향하는 흡인 경로에 분기 경로(52, 53)를 설치한다. 하측으로 향하는 분기 경로(53)의 하단은, 용탕의 찌꺼기(S)를 배출하는 배출구(57)로 하고, 가로 방향으로 향하는 분기 경로(52)는 진공 필터(31)를 경유하여 진공 장치에 접속하는 실시형태이다. 그 밖의 구성은, 도 2의 일실시형태와 동일하다.

진공 배기에 의해, 알루미늄 조각 등의 용탕의 찌꺼기가, 기류를 타고 필터(31)를 막히게 한다. 이 문제를 본 실시형태에서는 해결하는 것이다. 진공 배기에 의해, 슬리브(11) 내로부터 흡인 배출되는 용탕의 찌꺼기는, 우선 흡인 경로(51)를 상승하고, 그 후 하측으로 향하는 흡인 경로에 들어간다. 하측으로 향하는 흡인 경로는, 분기 경로(52, 53)로 나누어져 있고, 가로 방향으로 향하는 분기 경로(52)는 진공 필터(31)를 경유하여 진공 장치에 접속하기 때문에, 흡인 경로는 분기 경로(52)를 향해 흡인된다. 그러나, 알루미늄 조각 등 용탕의 찌꺼기(S)는 중량이 있기 때문에, 분기 경로(52) 측으로는 흡인되지 않고, 분기 경로(53)의 하단의 배출구(57)와 접속되는 밀폐 구조의 알루미늄 조각용 박스(54)로 떨어진다. 이와 같이 하여, 가로 방향으로 향하는 분기 경로(52)에는, 용탕의 찌꺼기(S)가 흡인되지 않아, 진공 필터(31)의 막힘을 억제할 수 있다. 알루미늄 조각용 박스(54)는 정기적으로 청소한다. 이것에 의해, 필터(31)의 청소 빈도를 낮춰, 보다 안정 조업을 행할 수 있다. 또한, 알루미늄 조각용 박스(54)의 용적은, 작은 편이, 진공 흡인 시의 상기 박스 내의 흡인 에어량이 적어도 되어, 진공도에 유리한 한편, 지나치게 작으면, 상기 박스의 청소 빈도가 높아지기 때문에, 진공도 및 청소 빈도를 감안하여 적합한 용적으로 하는 것이 바람직하다.

도 7의 실시형태는, 도 6의 실시형태에 대하여, 하측으로 향하는 분기 경로(53)의 배출구(57)의 전방에 볼 밸브(개폐 밸브의 일종)(59)를 추가한 것으로, 그 밖의 점에서, 도 2의 일실시형태 및 도 6의 실시형태와 구성은 동일하다. 볼 밸브(59)는, 전동이나 에어 구동의 액추에이터(58)에 의해 에어블로우 시에 개방된다. 이것에 의해, 진공 배기 시에 볼 밸브(59) 직전에 머물러 있던 용탕의 찌꺼기(S)를, 볼 밸브(59)가 에어블로우 시에 개방됨으로써, 알루미늄 조각용 박스(54)로 배출할 수 있다. 이것에 의해, 에어블로우 시에 자동적으로 용탕의 찌꺼기(S)의 청소 작업을 행할 수 있다. 그리고, 진공 필터(31)의 청소 빈도를 낮춰, 보다 안정 조업을 행할 수 있다.

또한, 다음과 같은 에어블로우 작업의 실시형태도 본 발명에 포함된다. 진공/에어블로우 전환 밸브(35)의 전환에 의해, 흡인구(14∼17)에 연통되는 흡인 경로(51)(분할 경로(52, 53))의 에어블로우 작업을 행하는 경우, 모든 흡인구 선택 밸브(33)를 개방으로 하여, 에어를 가압 탱크(38)로부터 흡인구(14∼17) 쪽으로 방출한다. 이 경우, 모든 선택 밸브(33)를 동시에 개방하여 에어블로우하면, 막히지 않은 곳에서 우선적으로 에어가 방출되기 때문에, 각 흡인구나 배관(흡인 경로)의 막힘 상황을 검지하기 어렵다. 이 때문에, 14, 15, 16, 17의 각 흡인구 선택 밸브(33)를 순서대로 1개씩 일정 시간 개방함으로써, 용탕의 찌꺼기(S)를 배관(흡인 경로)으로부터 제거하고, 또한, 각 압력계(32)로 각 흡인구나 각 배관(흡인 경로)의 막힘을 검지하는 것이 좋다. 이것은, 복수의 흡인구(14, 15, 16, 17)가 있기 때문에 필요한 고안이다. 그 밖의 구성은, 도 2의 일실시형태와 동일하다.

본 발명은, 이상의 구성이기 때문에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

슬리브에, 슬리브측 흡인구를 복수개 설치하고, 각 흡인구에 흡인구 선택 밸브를 설치하여, 흡인구의 사용 여부를 선택 가능하게 함으로써 이하의 효과가 발생했다.

(1) 불량 저감, 안정 생산

복수의 슬리브측 흡인구가 있기 때문에, 흡인 면적이 증가하여, 효율적으로 고진공 상태로 할 수 있게 되었다.

(2) 용탕의 찌꺼기 막힘 대책

용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 흡인구는, 흡인구 선택 밸브에 의해 비사용으로 할 수 있다. 즉, 용탕의 찌꺼기가 막히기 쉬운 슬리브측 흡인구의 진공 시간을 짧게 할 수 있어, 용탕의 찌꺼기 막힘을 억제할 수 있다.

(3) 안정 생산

슬리브측 흡인구가 복수이기 때문에, 비사용으로 한 흡인구 이외의 흡인구에 의해 진공 배기가 가능하여, 양품을 안정적으로 생산할 수 있게 된다.

(4) 범용성 확대, 비용 절감

금형이나 제품에 따른 슬리브를 준비할 필요가 없어, 비용 절감으로 이어진다. 슬리브의 종류가 줄어, 관리가 용이해진다. 슬리브 교환 시간을 삭감할 수 있다.

(5) 불량 저감

슬리브측 흡인구의 면적을 금형측 흡인 면적보다 크게 취할 수 있기 때문에, 진공 배기에 의한 선탕을 방지하는 효과를 기대할 수 있다. 슬리브 진공을 먼저 개시함으로써, 보다 효과적으로 선탕을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 이지러짐, 박리, 젖혀짐 등의 불량 저감이 가능하다.

(6) 각 흡인구의 진공 배기 시간의 조정 가능

흡인구 선택 밸브를 설치함으로써, 각 흡인구의 진공 배기 시간을, 위치, 시간, 충전율 등으로 조정이 가능해진다.

(7) 진공 탱크의 압력 상승 억제에 의한 안정 생산

사출 플런저가, 슬리브측 흡인구를 통과 직후에 폐색할 수 있는 것에 의해(통과 중에도 가능), 진공 탱크의 압력 상승을 억제할 수 있고, 주탕구로부터 먼 위치에 있는 슬리브측 흡인구의 진공 흡인 능력을 저하시키지 않는다.

(8) 사출 플런저(12)가, 각 슬리브측 흡인구(14∼17)를 통과 완료 직전까지 진공 배기를 행하도록 설정할 수 있기 때문에, 사출 플런저(12)와 슬리브(11)의 간극을 통하여 진공 배기할 수 있어, 부압 상태의 슬리브(11) 내에 외기가 침입하는 것을 억제할 수 있다.

1 : 사출 장치 2 : 진공 장치
11 : 슬리브 12 : 사출 플런저
13 : 주탕구 14 : 흡인구(제1 흡인구)
15 : 흡인구(제2 흡인구) 16 : 흡인구(제3 흡인구)
17 : 흡인구(제4 흡인구) 18 : 용탕
21 : 고정 금형 22 : 가동 금형
23 : 캐비티 31 : 진공 필터
32 : 압력계 33 : 흡인구 선택 밸브
34 : 분배 밸브 35 : 진공/에어블로우 전환 밸브
36 : 진공 탱크 37 : 진공 펌프
38 : 가압 탱크 39 : 에어 공급원
40 : 압력계

Claims (9)

1. 주조 장치에 용탕을 사출하는 사출 장치로서,
   상기 사출 장치는, 흡인 경로를 통하여 진공 장치에 접속하는 흡인구 및 주탕구(注湯口)를 갖는 슬리브와, 사출 플런저를 구비하고,
   상기 진공 장치는,
   상기 진공 장치에 의한 진공 흡인의 사용 여부를 선택 가능하게 하는 흡인구 선택 밸브와,
   상기 흡인 경로를 에어블로우하기 위한 에어를 저류하는 가압 탱크와,
   상기 슬리브 내를 진공 배기하기 위한 진공 탱크를 구비하고,
   상기 슬리브에는, 상기 흡인구가 복수 설치되고, 각 상기 흡인구와 상기 진공 장치를 접속하는 각 상기 흡인 경로에는, 상기 흡인구 선택 밸브가 각각 설치되고,
   상기 진공 장치는 또한, 상기 슬리브의 복수의 상기 흡인구와 복수의 상기 흡인구 선택 밸브의 사이에 각각 진공 필터를 구비하며,
   상기 슬리브의 상기 흡인구에 접속하는 상기 흡인 경로의 상기 진공 필터까지의 사이를, 각 흡인구로부터 상측으로 세운 다음 하측으로 향하도록 형성하고, 하측으로 향하는 흡인 경로에 분기 경로를 설치하며, 하측으로 향하는 분기 경로의 하단은 용탕의 찌꺼기를 배출하는 배출구로 하고, 가로 방향으로 향하는 분기 경로는 상기 진공 필터를 경유하여 진공 장치에 접속하는 것을 특징으로 하는 사출 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 사출 장치는, 상기 사출 플런저의 위치를 검지하는 검지부를 구비하고, 상기 검지부에 의해, 상기 사출 플런저가, 상기 주탕구, 복수의 상기 흡인구를 순차적으로 통과하는 것을 검지하여, 각 상기 흡인구에 대응하여 설치되는 상기 흡인구 선택 밸브를, 순차적 또는 선택적으로 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 사출 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   에어블로우 시의 상기 흡인 경로의 압력을 압력 검출부에서 감시하여, 에어블로우 시의 압력이 상승하여 설정치에 도달했을 때에는 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 사출 장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   진공 흡인 시에, 각 상기 흡인구에 대응하는 각 상기 흡인 경로의 진공도를 압력 검출부에서 감시하는 것을 특징으로 하는 사출 장치.
7. 제 1항에 기재된 사출 장치를 이용한 주조 방법으로서,
   상기 사출 플런저가 전진을 개시하여 상기 주탕구를 폐색하고 나서, 상기 진공 탱크에 의해, 상기 슬리브의 상기 흡인구로부터 상기 슬리브를 진공 배기하는 단계와,
   상기 사출 플런저의 전진 위치에 따라서, 상기 흡인구 선택 밸브를 폐쇄하는 단계와,
   상기 사출 플런저가, 상기 주탕구로부터 가장 떨어진 상기 흡인구에 도달한 이후에, 상기 흡인구로부터 상기 슬리브 내로 에어블로우를 실시하는 단계
   를 구비하는 것인, 주조 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 에어블로우를 실시하는 단계에서는, 상기 에어블로우 실시 후에 상기 사출 플런저를 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 주조 방법.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
   압력 검출부에 의해 상기 진공 필터의 막힘을 상기 흡인 경로의 압력으로 감시하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 주조 방법.

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